(一)燃烧的定义
在国家标准《消防词汇 第一部分:通用术语》(GB 5907.1—2014)中将燃烧定义为:可燃物与氧化剂作用发生的放热反应,通常伴有火焰、发光和(或)发烟的现象。从燃烧的定义,不难得出燃烧必须具有的基本特征:一是放出热量;二是发出光亮;三是发生了化学变化。
(二)燃烧的条件
1.着火三角形(无焰燃烧)
有焰燃烧过程的发生和发展都必须具备3 个必要条件,即可燃物、助燃物(又称氧化剂)和引火源(又称点火源)。这3 个条件通常被称为燃烧三要素。燃烧的3 个必要条件可用“燃烧三角形”来表示,如图3.1.1所示。
图3.1.1 燃烧三角形
2.着火四面体(有焰燃烧)
有焰燃烧过程的发生和发展都必须具备4 个必要条件,即可燃物、助燃物(又称氧化剂)、引火源和链式反应。上述燃烧的4 个必要条件可用“燃烧四面体”来表示,如图3.1.2 所示。
图3.1.2 燃烧四面体
1)可燃物
可燃物是指凡是能与空气中的氧或其他氧化剂发生燃烧反应的物质。
2)助燃物
助燃物是指与可燃物质相结合能导致燃烧的物质(也称氧化剂),燃烧过程中的助燃物主要是氧。
3)引火源
引火源是指凡是使物质开始燃烧的外部热源。
4)链式反应
链式反应是指某种可燃物受热时,会分解成更为简单的分子。这些分子中一些原子间的共价键常常会发生断裂,生成自由基。由于它是一种高度活泼的化学形态,能有其他的自由基和分子发生反应,从而使燃烧持续下去。
(三)燃烧的类型
1.闪燃
在一定温度下,易燃或可燃液体(包括能蒸发的少量固体可燃物,如石蜡、樟脑、萘等)表面上产生的蒸气与空气混合后,达到一定浓度时,遇火源产生的一闪即灭的现象。液体发生闪燃的最低温度叫作闪点。物质的闪点,如表3.1.1 所示。
表3.1.1 物质的闪点(www.xing528.com)
2.着火
可燃物质在与空气共存的条件下,当达到某一温度时遇火源接触引起的燃烧,并在火源移开后,仍能继续燃烧,这种持续燃烧的现象叫着火。可燃物质开始持续燃烧所需的最低温度,叫作燃点。物质的燃点,如表3.1.2 所示。
表3.1.2 物质的燃点
3.自燃
可燃物质在空气中没有外来着火源的作用,靠自热或外热发生的燃烧现象叫作自燃。本身自燃:由于可燃物质内部自行发热而发生的燃烧现象,如草垛、煤堆的自燃;受热自燃:可燃物质加热到一定温度时发生的自燃现象,如黄磷的自燃现象。物质的自燃点,如表3.1.3 所示。
表3.1.3 物质的自燃点
(四)燃烧过程及特点
1.可燃物的燃烧过程
达到可燃物的点燃温度时→外层部分就会熔解、蒸发或分解并发生燃烧→在燃烧过程中放出热量和光→这些释放出来的热量又加热边缘的下一层,使其达到点燃温度→燃烧过程就不断地持续。
固体和液体发生燃烧时,需经过分解和蒸发,生成气体,然后再由气体与氧化剂作用发生燃烧。而气体物质不需要经过蒸发,可以直接燃烧。
2.固体的燃烧方式
分解燃烧:分子结构复杂的可燃固体,由于受热分解而产生可燃气体后发生的有焰燃烧现象。
蒸发燃烧:熔点较低的可燃固体受热后融熔,然后与可燃液体一样蒸发产生可燃蒸气而发生的有焰燃烧现象。如蜡烛、沥青等。
表面燃烧:有些固体可燃物的蒸气压非常小或难以发生分解,不能发生蒸发燃烧或分解燃烧,当氧气包围物质的表层时,呈炽热状态发生无火焰燃烧。
阴燃:某些固体可燃物在氧不足,加热温度较低或可燃物含水分较多等条件下发生的无火焰、只冒烟的缓慢燃烧现象。
动力燃烧:燃烧性液体的蒸气、低闪点液雾预先与空气或氧气混合,遇火源产生有冲击力的燃烧。
沸溢燃烧:常发生于油罐火灾中。由于原油具有形成热播的特性,相对密度相差较大,原油中含有乳化水,水遇热播变成蒸汽,但原油黏度较大,使水蒸气不容易从下向上穿过油层,由此产生的燃烧现象。
喷溅燃烧:热播达到水垫层,水被迅速加热到汽化温度,沉积的水变成水蒸气,体积扩大,将上面的油层抬起,最后冲破油层将燃烧着的油滴和油包气抛向空中,向四周喷溅,由此产生的燃烧现象。
扩散燃烧:可燃气体从喷口(管道口或容器泄漏口)喷出,在喷口处与空气中的氧气边扩散混合、边燃烧的现象。
预混燃烧:可燃气体和助燃气体在燃烧之前混合,形成一定浓度的可燃混合气体,被引火源点燃所引起的燃烧。
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